Необходимо защитить интерфейсы на устройстве от возможных импульсных выбросов. Окружающая среда - длинные кабели (несколько км.), рядом мощные высоковольтные пускатели. Есть мысль поставить 3 TVS диода вольт на 12 - от А на землю, от В на землю и между А и В. Но у TVS-диодов приличная емкость (~5нФ), что может повлиять на качество связи. Какие вообще схемы применяются в таких случаях кроме полной гальваноразвязки, интерфейсной микросхемы в DIP кроватке и мешка запасных микросхем у заказчика?

Приведите характеристики помех, от которых вы хотите защититься.
Есть ли у вас контур заземления, на который эти помехи можно слить?

1е и главное - земляной провод не подключают вовсе или подключают после информационных. Если есть разница в потенциалах земель, то будет бо-бо.

2 - между информационными проводами и третим проводом GND приличная наводка в десятки вольт. Например, по ошибке прицепили телефонную линию, а там еще кто-то позвонил, т.е. 120В (:

Заземления платы нет (нельзя), но корпус заземлен.

Это напоминает типичный русский подход:
Как сделать так, чтобы можно было перепутать всё и вся при подключении, но прибор работал. Меня умиляет формулировка - "по ошибке подцепили". А если по ошибке подцепили 380В?.

Тем не менее на мой вопрос по характеристикам ваших импульсных выбросов вы так и не ответили.
Предположу - что вы хотите бороться с микросекундными импульсными помехами (МИП).
В вашем случае эти помехи буду common-mode, то есть существовать будут одновременно в обоих проводах витой пары кабеля RS-485 относительно матушки-земли (пара то хоть витая у вас?).
Вы можете:
1. Сделать входную схему защиты для симметричной цепи, которая будет сливать эти помехи на контур заземления.
2. Обеспечить такую прочность изоляции между информационными проводами кабеля RS-485 и контуром заземления, чтобы ожидаемые вами максимальные перенапряжения не привели к пробою изоляции.

От синфазных помех лучше гальваноразвязка с малой проходной емкостью изоляции и разрядник от "земли" драйвера RS485 на контур заземления. От дифференциальных помех есть примеры защит по ссылке http://caxapa.ru/sch/protect_data.html

rezident, спасибо!
было в голове, что на сахаре схемы такие встречал, но не смог найти. 3я схема очень даже ничего, на ней и остановлюсь, наверное.


Andy Mozzhevilov, да надо чтобы было как можно более неубиваемо. От 380 конечно не защитишься, а вот от 220В - надо. Имеется в виду, что к компьютеру может быть подключен преобразователь без развязки, и на корпусе могут гулять приличные потенциалы относительно удаленного за 1км прибора.

Также бывают именно синфазные помехи, когда недалече от неэкранированного и невитого провода RS485 щелкают пускатели скажем на 6КВ / 1МВт (ну это я загнул конечно, но примерно такие порядки).

Еще бывает вообще астрал - грозовые разряды. Все вроде понятно, но дело то происходит глубоко под землей, в шахте.

Советую искать - читать Госты на ЭМС, которым должна соответствовать продукция (а то что они есть, и она им должна соответствовать - точно). Из них уже доставать допустимые воздействия помех и точки их приложения. Это - правильный подход.
А то как возникает тема по ЭМС - у меня стойкое ощущение, что люди пытаются бороться с "духами", то есть вы понимаете, что помехи есть, но классифицировать их не можете (или не хотите потратить чуть времени для изучения вопроса, или боитесь, что это очень сложно).
В результате получается, что создаются схемы, которые частично защищают от того, чего быть не может (то есть как результат - применяются элементы защиты, которые не приносят реальной пользы - но стОят денег). С другой стороны - от части помех по незнанию схема защиты не разрабатывается, в результате они пролетают в устройства беспрепятсявенно.
Это не наезд, это отчасти совет, отчасти констатация не очень радостных фактов.


Это называется - делаем из дерьма конфетку.



Ну уж. Что тогда будет с драйвером про подаче синфазной микросекундной помехи в инфомрационные линии?
Помеха стечет через порты драйвера на общую землю драйвера - а дальше через разрядник на контур заземления.
Хотя все рассуждения нужно вести от точек приложения помех.

А я разве написал что разрядник для защиты от микросекундных помех? Разрядник защищает только изоляцию драйвера RS485 от перенапряжения относительно земли (заземления). Например, если для гальванической изоляции используется дешевый DC/DC с типовым напряжением изоляции 500В.

В каких цепях и за счет чего это перенапряжение возникает?

Если надо развязку - смотрите на http://www.nve.com/il400.php

Не надо NVE! Тяжелые проблемы с доставкой, мелкие неприятности, типа неопределенных состояний при включении - работает только по фронту. Года три мучились. Перешли на ADuM, как гора с плеч!

Мы используем для защиты специальные для RS-485 ограничители (-7В - +12В) SM712 TC с восстанавливающимися предохранителями 1812 милиампер на 200.

В линии интерфейса связи RS485.
Например, статическое электричество (статика ведь возникает не только на теле человека, шоркающего меховыми тапочками по линолеуму ) или попадание линейного сетевого напряжения на одну из линий связи RS485. С учетом того, что в сети амплитуда помех может быть в разы выше амплитудного значения синуса, то и превышение максимального напряжения изоляции (500В для дешевых 1 Вт ройеров) вовсе не равно нулю. Вам может блок-схему устройства с гальваноразвязанным RS485 и с изображениями эквивалентной проходной емкости в каждом блоке нарисовать для понимания?

Смотрите сравнение.

А как оно ведет себя в таком случае: если предохранитель отключился после коллизии, но на этом же девайсе стоит терминатор, и обмен регулярно дует туда немаленький ток? Вернется ли предохранитель в рабочее состояние?

Аналогичные статьи есть от AD и от TI. "Всяк кулик хвалит свое болото"
Я не vladec конечно, но замечу, что multifuse ставят последовательно между каждым из выходов трансивера RS485 и линией, а терминатор - параллельно линии. При аварии к линии остается подключенным только терминатор.
В одной из схем, ссылку на которую я давал выше, multifuse ставят вместо R1 и R2.

Спасибо! 

Мне было бы достаточно схемы с указанием видов помех, от которых требуется защититься и цепей, к которым эти помехи прикладываются.



Не смогли бы вы еще по этой схеме пояснить, где здесь показано защитное заземление, а где - общий провод драйвера RS-485 и связаны ли эти цепи как-либо между собой?

Мне кажется, что землю разрядника надо подключать именно на Землю (Earth), а землю между стабилитронами - на землю (GND) драйвера RS485, которая вообще может быть развязана от общей GND прибора, которая, в свою очередь, не соединена с Землей (Earth).



Надо подобрать номинал так, чтобы не сгорели стабилитроны, но сам драйвер 485, пусть даже со 120 Омами, не мог вызывать срабатывание защиты. IМНО, 200мА - нормальный номинал.

собственно, да, но на приведенной схеме земли изображены одинаково, вот и не понятно, что имеется ввиду. Если разрядник призван защищать от несимметричной помехи (а собственно он и включен именно так), то его средняя точка должна быть подключена на контур заземления, чтобы сливать несимметричную помеху, наводимую сразу в обоих информационных линиях. Но дальше на эту же землю (по схеме) включен резистор R4, что позволяет предположить, что эта же земля соединена с выводом GND драйвера RS-485. Вот я и попросил пояснить схему.

Попробуйте мысленно подключить источник сетевого напряжения с глухозаземленной нейтралью к линии A или B драйвера RS485, изолированного с помощью DC/DC и оптронов от остальной части схемы, которая в свою очередь питается от сетевого AC/DC, подключенного к такому же источнику сетевого напряжения с глухозаземленной нейтралью. Глухозаземленную нейтраль предлагаю, чтобы уменьшить количество связей/проходных емкостей и упростить понимание
Схема не моя, это раз. Привел я ее в качестве иллюстрации включения multifuse для комментария в ответе _Pasha, а не вам, это два. Но если вы хотите уточнения, то на мой взгляд в ней имеется неточность. Символ "заземления" должен быть только возле разрядника, а два других таких же символа относятся к общему проводу питания драйвера RS485, как правильно заметил Itch.

Применительно к приведенной выше схеме? Средняя точка разрядника подключена на контур заземления, с которым в свою очередь связана нейтраль на стороне питающего трансформатора на подстанции?
При попадании фазы на линию А или Б срабатывает разрядник - разряд продолжается до тех пор, пока разрядник не разлетиться, либо пока что-то не отгорит на уровне проводов-контактов, либо выбивает автомат защитного отключения.

PS: Я не совсем понимаю, что вы хотите сказать? Что я туп и не догоняю?
При начале обсуждении темы я сказал - что для начала бы неплохо определиться с видами помех, от которых необходимо защищаться. Попросил привести их характеристики и точки приложения. Этого до сих пор не увидел.
В начальной формулировке значилась защита от импульсных перенапряжений (а их тоже далеко не 1 вид). Далее всплыло - что нужно еще защищаться и от случайного попадания 220В в информационный провод. Нужно так нужно - но схема защиты уже будет другой, в том числе и по габаритам, и по цене.
Или вы скажете, что Вам все понятно в постановке вопроса? От каких конкретно воздействий нужно защищаться? Ну тогда поясните это для меня, как, видимо особо "одаренного".

Andy Mozzhevilov, я не совсем понял, чего вы ко мне-то привязались (докапываетесь к каждой моей реплике)? Причем это вы ко мне, а не я к вам все время вопрошаю. Проанализируйте сами хронологию ответов. Напоминаю, что топиксартер здесь Itch и большинство своих требований он озвучил.

На самом деле не озвучено ни одного требования в инженерных терминах. На пальцах что-то - может быть.
Изначально я возразил на ваш пост:
"От синфазных помех лучше гальваноразвязка с малой проходной емкостью изоляции и разрядник от "земли" драйвера RS485 на контур заземления."
по поводу разрядника от "земли" драйвера. Либо я не понял словестного описания схемы, либо такое включение будет приводить к выходу из строя драйвера. Попытка уточнения деталей увела обсуждение куда-то в сторону.
И покажите мне ту фразу, где я вообще докапываюсь, да еще до каждой реплики?
У меня вполне понятное желание разобраться в вопросе, потому что:
Во-первых у меня есть собственное мнение и опыт проектирования.
Во-вторых, возможно из обсуждения я смогу подчерпнуть какие-то новые для себя решения.

Извиняюсь, что молчал - был в командировке.
Требование очень простое - есть ряд устройств, которые применяются в промышленности (шахты), надо их сделать так, чтобы они были максимально защищены от:
1. Неправильного включения - перепутали между собой A, B, GND, 12V

2. 2 удаленных заземленных устройства соединяют без сигнальной земли, только линиями А и В. Потенциалы их земель при этом могут сильно отличаться.

3. Разнообразные помехи и наводки - от грозы, от пусковых токов, от американских шпионов... Я не знаю, как эти помехи называются научными терминами (синфазные и т.п.), лишь знаю, что не хочу их влияния на мою аппаратуру.

4. От 220 и 380 вольт защищаться не надо, я пошутил. Но если все-таки прилетит, то пусть потери будут минимальны.

Схема №3 с сахары + гальваническая развязка от основной платы какие имеет недостатки?
А может, ну его в баню, этот RS485, может его удел - офисная автоматизация?

В такой постановке - точно ну его в баню. Надо трансформаторную развязку.

Соответствует нашему опыту. Они и по фронту работают не всегда. Что угодно, только не NVE.

Типа такой как в приложенной статье

Интересная схема, но хотелось бы что-то более интеллектуальное, нежели просто срабатывание по импульсу и дальнейшая блокировка на время одного байта. Есть ли какие-то готовые модемные однокристальные решения с трансформаторной развязкой? xDSL - очень интересно, но таких скоростей (мегабиты) не требуется, и это соединение точка-точка. Достаточно 50кбит, шинную топологию, и большие расстояния (2-5км) по плохому кабелю (лапша или лучше).
Но за схему спасибо, беру на заметку!

бред, ТВСы разные бывают, есть даже для USB и Ethernet.
http://www.bourns.com/pdfs/CDSOT23-SM712.pdf - 75 пФ
http://www.nxp.com/acrobat_download/datash...XL2BT_SER_1.pdf - 75 пФ
http://next.nxp.com/acrobat/datasheets/PESD5V0U2BM_1.pdf - 3 пФ
http://www.st.com/stonline/products/litera...6/esdaxxscx.pdf - 200 пФ

а для более серьезной защиты нужны газовые разрядники, но внешние. Как правило установленные на плате не спасают - прошивает через дорожки.

Те, которые с малой емкостью, уж слишком мало энергии могут рассеять (вот например, NXP'шный с емкостью в 3пФ только на статразряд, от микросекундных импульсов выстрелит сам). У некоторых - огромное последовательное сопротивление (например, у ST'шного).

От переполюсовки A, B, GND никаких катастрофических последствий не будет, просто не будет работать связь.
Появление 12В на линии А или B также не вызовет последствий, поскольку обычно драйвера RS-485 допускают в ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS +-14B на A и В (например типовой ADM485). Можно найти драйвера и с бОльшими значениями допустимого напряжения.


Гальваническая развязка драйвера от источника питания с прочностью изоляции, бОльшей чем разность потенциалов земель (в общем случае). Более точно можно оценить, зная, что за источник питания используется в каждом устройтсве. Но с практической точки зрения 1.5 кВ будет за глаза. Меньше 500В - лучше не делать.


Если рассматривать грозовые и коммутационные перенапряжения - мощные помехи с медленным фронтом, то:
1. Применяйте для связи устройств витую пару, иначе у вас могут возникнуть существенные перенапряжения между проводами А и В, что потребует дополнительно вводить схему защиты от помехи провод-провод.
2. Используйте гальваническую развязку с малой проходной емкостью, чтобы помеха с фронтом порядка 1кВ/мкс не могла пройти через паразитную емкость гальванической развязки. Схему защиты можно сделать несколькими ступенями, например:
разрядник-варисторы-TVSы
варисторы-TVSы.
Между ступенями - ограничивающие резисторы номинальной мощностью 1 Вт (опять же нужно прикидывать по амплитудам помех).


Ну сгорит нафиг интерфейсная часть.


Схема не совсем корректно отображает земли, я уже говорил выше. Ну и неплохо бы посчитать ее, насколько я помню, там конкретных типов элементов не указано, просто некий общий подход.


Не знаю, где в офисах применяется RS485, для связи чего и с чем?

Замечание чисто из симметричной "вредности" Фраза "помеха с фронтом порядка 1кВ/мкс не могла пройти через паразитную емкость" воспринимается как обычные двери 2м высоты в которые входит амбал человек, страдающий от гигантизма, 2,5м роста Типа если двери будут повыше или человек пониже, то он пройдет, а так - "нэ лэзет" Помеха пройдет в любом случае, но на проходной емкости малой величины она будет ослаблена сильнее (до приемлимого для изолированной части схемы уровня), чем на большой проходной емкости изоляции. Причина - закон сохранения заряда при последовательном соединении конденсаторов. Q=C*U, C1*U1=C2*U2. Если С1<<С2, то U1>>U2 при величине напряжения помехи U=U1+U2, то бишь вся бОльшая часть помехи выделится на емкости изоляции гальваноразвязки (U1), которая (C1) имеет малое значение величины. Тут конечно возникает еще один момент, связанный с защитой самой изоляции гальваноразвязки...
Вот именно по этой причине - недопонимания (вижу, что не с вашей стороны, а со стороны топикстартера) причин и путей распространения помехи - я и предлагал нарисовать блок-схему с изображением проходных конденсаторов емкости изоляции.

Да - да, все так.
Лениво мне что-то все и настолько подробно описывать, когда в ответ все равно получаешь:

Про проходные емкости развязки я понимаю, но что толку от них?
Ну будет она, к примеру, 1нФ. Ну пройдет помеха частично через изоляцию. Что дальше то?
Вы мне можете сказать, сколько кулон должно влететь в ножку микроконтроллера, чтобы он сгорел?
А я вообще не хочу, чтобы эти кулоны влетали куда-либо, я хочу обвешать все разрядниками, перебдеть, но зато схема будет защищена от всех разумных помех. Прямое попадание в прибор молнии или 6КВ не рассматриваем.

Опять же, откуда я могу знать, какие там помехи летают по амплитуде и фронту? Предлагаете сидеть в шахте с осциллографом пару дней и ловить помехи?

Скорее всего в вашему типу оборудования применяются соответствующие ГОСТ на электромагнитную совместимость.
Я еще в первом своем ответе указал на то, что нужно начать оттуда. Найдете ГОСТ, который распространяется на ваш тип оборудования (или на семейство продукции) и смотрите, какие типы помех и степени жесткости испытаний предъявляются к вашему типу аппаратуры.
При разработке прибора обычно составляется техническое задание, где эти требования прописываются. ТЗ в том числе (в некоторых отраслях обязательно) проходит экспертизу у заказчика, и без указания требований к ЭМС оно просто не подписывается (но это не всегда и не везде).
Возможно у вашего заказчика есть отраслевой стандрарт, в которых требования формулируются или дается ссылка на ГОСТ.
Если вы ничего этого не найдете, то можно попробовать использовать ГОСТ:
ГОСТ Р 51318.24-99 "Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость оборудования информационных технологий к электромагнитным помехам. Требования и методы испытаний".
В нем указаны виды помех, степени жесткости (фактически амплитудные значения) и цепи, к которым они прикладываются. Разрабатывайте вашу схему для защиты от этих видов помех с некоторым запасом.

В шахтах особые требования. Одна искра и погибнут люди...

Искра искре рознь, важно ограничить ее энергию. Кстати, в шахте можно даже варить сварочником, но только осторожно, с принятием мер по контролю газа.